高熵合金颗粒增强钛合金复合材料摩擦磨损行为研究

本文首先利用金属元素粉末球磨后通过放电等离子烧结制备了Ti-11Fe-3Nb-3Mn-3Sn (at.%)钛合金。同时在球磨后的元素粉末中加入10 wt.%的FeCoCrNiMo0.15 (at.%)高熵合金颗粒通过放电等离子烧结制备了高熵合金颗粒增强的钛基复合材料。本文对两种材料在室温条件下进行了往复式滑动摩擦磨损试验,利用场发射扫描电子显微镜、显微硬度测试仪和超景深三维轮廓仪等设备对加入高熵合金颗粒前后的钛合金样品及其摩擦磨损行为进行了研究和对比。结果表明:在钛合金中加入高熵合金颗粒增强后,高熵合金颗粒增强钛合金硬度得到提高。高熵合金颗粒外层与钛合金形成一定厚度的扩散层,加入高熵合金颗粒后的钛合金耐磨性能提高明显。Ti-11Fe-3Nb-3Mn-3Sn合金与高熵颗粒增强后的Ti-11Fe-3Nb-3Mn-3Sn合金的磨损机制主要为粘着磨损,磨粒磨损和少量的塑性变形。

表面机械研磨强化γ-TiAl合金摩擦磨损行为研究

本文采用行星式球磨机对Ti-47Al-2Cr-0.2Mo (at.%)和Ti-45Al-7Nb-0.3W (at.%)两种TiAl合金进行了表面机械研磨处理并获得了细晶强化层。然后对表面强化处理前后的两种TiAl合金在室温空气条件下进行了往复式滑动摩擦试验。本文利用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度测试仪和超景深三维轮廓仪等设备对两种TiAl合金表面机械研磨强化前后的样品及其摩擦磨损行为进行了对比和研究。结果表明:表面机械强化处理在两种TiAl合金表面组织中均形成了一定厚度的细晶层,其显微硬度明显高于基体材料。两种TiAl 合金经表面机械强化后耐磨性能均得到一定的提升, 高Nb含量的Ti-45Al-7Nb-0.3W合金表面机械强化处理后耐磨性能提高非常明显。原始态的Ti-47Al-2Cr-0.2Mo和Ti-45Al-7Nb-0.3W合金的磨损机制为二体或者三体的磨粒磨损,还有一部分的塑性变形和疲劳磨损。经过表面机械研磨强化后的两种TiAl合金的磨损机制则以磨粒磨损为主。